Målinger med ultralydstykkelse

Ultralydinstrumenter til måling af tykkelse

Målinger til ultralydstykkelse bruges til mål tykkelsen på materialer ved kun at få adgang fra den ene side af væggen ved hjælp af ultralydsbølger.

Når der sendes en ultralydsbølge gennem materialet, er dette signal reflekteres fra bagvæggen i materialet og modtaget af feeler-målesonden. Forsinkelsen mellem afsendelse og modtagelse af signalet kan bruges til beregne tykkelsen på materialet.

For at kunne måle tykkelsen på en væg med en ultralydsmåler skal materialet være homogent og kompakt. Næsten alle metaller er egnede til måling med en ultralydstykkelsesmåler samt andre materialer som glas, plast og endda nogle typer gummi.

Ultralydstykkelsesmåleren bruges til forebyggende vedligeholdelse, ved almindelig vedligeholdelse, under ikke-destruktive prøver eller til accept af materialer under produktionen.

Valget af ultralydsmåler skal foretages i henhold til den ansøgning, der skal adresseres. Du kan vælge instrumenter med en generisk sonde, der er velegnet til mange anvendelser, eller instrumenter med udskiftelige sonder, og som kan tilpasses til specifikke anvendelser (høj temperatur, tilstedeværelse af maling, stort måleområde, materialer, der er særligt vanskelige at måle på grund af medium og lav massefylde).

Målinger med ultralydstykkelse med numerisk display

Målinger med ultralydstykkelse med grafisk display

Målinger til ultralydstykker til brug under vand

TEKNISK DYBDE

Typiske applikationer

De mest almindelige applikationer, til hvilke der anvendes ultralydstykkelsesmålere, er måling af korrosionsniveau på metalprodukter (tanke, skrog af skibe, kraner, gantries, rør, tanke og plader generelt).

Korroderet metal bærer ikke ultralydsbølger, fordi det indeholder luft.

Ved hjælp af en ultrasonisk tykkelsesmåler kan tykkelsen på den ikke korroderede del af metallet let måles.

Dette er især nyttigt, når bagsiden af ​​materialet er uden for rækkevidde, dette er tilfældet med mange skrogskrog, rør og tanke.

Andre almindelige anvendelser er måling af tykkelsen på væggene i plast- og glasflasker, metal dåser eller plastbeholdere. 

Målere for ultralydstykkelse

RODER tilbyder tre forskellige serier af værktøjer:

• Målinger med ultralydstykkelse med numerisk display (velegnet til tykkelsesmåling og korrosionsstyring)

• Målinger med ultralydstykkelse med grafisk display (med A-scan / B-scan-funktioner og grafisk visning af ultralydsbølgeform og relative ekkoer)

• Målemåler til undervandsapplikationer

Arbejdsprincip af ultrasoniske tykkelsesmålere

Ultralydstykkelsesmåleren er et værktøj, der bruges til at detektere tykkelsen af ​​de ledende materialer i ultralyd på en ikke-destruktiv måde. De første ansøgninger går tilbage til 60'erne.

Selvom de nuværende ultrasoniske måleinstrumenter bruger mere moderne anskaffelsessystemer og mere avancerede og komplette visuelle grænseflader, udnytter det samme fysiske princip som de første måleinstrumenter, der blev bygget i forrige århundrede.

Målinger af ultralydstykkelse bestemmer tykkelsen af ​​et materiale gennem en nøjagtig måling af den tid, det tager med en ultralydspuls, genereret af en piezoelektrisk transducer, til at krydse tykkelsen af ​​et materiale og vende tilbage til dets kilde. Tiden, der tages for rundbølgen af ​​lydbølgen, deles i halvdelen og ganges derefter med udbredelseshastigheden af ​​lyden, der henvises til det pågældende materiale.

Transduceren indeholder et piezoelektrisk element, der er begejstret ved en kort elektrisk impuls til at generere et tog af ultralydsbølger. Lydbølger kobles til det materiale, der skal testes, og kører gennem det, indtil de møder en bagvæg eller en anden type materiale (luft, vand, rust, emalje osv.). Reflektionerne kører derefter tilbage til transduceren, der konverterer lydenergien til elektrisk energi. Grundlæggende opfanger transduceren ekkoet fra den modsatte side. Dette tidsinterval er typisk et par milliondele af et sekund. Ultralydstykkelsesmåleren er programmeret med lydhastigheden i det materiale, der testes, og kan derfor beregne tykkelsen ved hjælp af den enkle matematiske rapport

T = V x (t / 2)

due

T = vægtykkelse

V = lydhastigheden i testmaterialet

t = rutens transittid

I nogle tilfælde trækkes en nul forskydning for at tage højde for faste forsinkelser af instrumentet og lydstien (f.eks. Afstand mellem ultralydsoversætter og sonde-materialets koblingspunkt).

Det er vigtigt at bemærke, at lydhastigheden i testmaterialet er en væsentlig del af denne beregning. Forskellige materialer transmitterer lydbølger ved forskellige hastigheder, generelt hurtigere i hårde materialer og langsommere i bløde materialer. Desuden kan lydens hastigheder ændre sig markant med temperaturen. Det er derfor altid nødvendigt at kalibrere en ultrasonisk tykkelsesmåler for lydens hastighed i det materiale, der skal måles, og nøjagtigheden kan kun være så god som denne specifikke kalibrering. Dette sker normalt med henvisning til et prøveobjekt, hvis tykkelse er kendt og certificeret. I tilfælde af høje temperaturmålinger er det også nødvendigt at huske, at lydens hastighed falder med temperaturen, så for at opnå maksimal nøjagtighed skal referencemålingen udføres ved samme temperatur som "felt" -testen.

Høje translatoroscillationsfrekvenser har en kortere bølgelængde, hvilket muliggør måling af tyndere materialer. Lavere frekvenser med en større bølgelængde trænger længere ind og bruges til at teste meget tykke prøver eller materialer, der er sværere at passere igennem, såsom glasfiber og grovkornede smeltede metaller (fx støbejern), hvor lydbølger har en mindre effektiv transit. Valg af en optimal testfrekvens indebærer ofte afvejning af disse to krav (opløsning og gennemtrængningsevne).

Lydbølger i megahertz-området kører ikke effektivt gennem luften, så der bruges en dråbe koblingsvæske mellem transduceren og prøven for at opnå god lydoverførsel. Almindelige koblinger er glycerol, propylenglykol, vand, olie og gel. Der er kun brug for en lille mængde, lige nok til at fylde det ekstremt tynde rum, der dannes mellem transduceren og det materiale, der skal måles.

Fordele ved ultralydsmåling

Mål på den ene side af materialet

Målinger med ultralydstykkelse bruges ofte i situationer, hvor operatøren kun har adgang til den ene side af materialet, såsom i tilfælde af rør eller ledninger, eller i de tilfælde, hvor enkel mekanisk måling er umulig eller upraktisk af andre grunde, såsom størrelse overdreven konstruktion, adgangsrestriktioner eller mekanisk umuliggørelighed (f.eks. i midten af ​​store ark eller på arkspiraler, hvor svingene vikles den ene oven på den anden). Den enkle kendsgerning, at tykkelsesmålinger med ultralydteknologi let og hurtigt kan udføres fra den ene side uden behov for at skære dele, er en af ​​de største fordele ved denne teknologi.

Ikke destruktiv foranstaltning

Ingen skæring eller snitning af dele er påkrævet, hvilket sparer omkostningerne ved skrot og klargøring af prøven.

Meget pålidelig

Moderne digitale ultralydmålere er meget præcise, gentagne og pålidelige og i mange tilfælde egnede til brug, selv af ufaglært personale.

Alsidig

Næsten alle almindelige tekniske materialer kan måles med de passende konfigurationer: metaller, mange plastmaterialer, kompositter, glasfiber, glas, kulfiber, keramik og gummi. 
De fleste målere med ultralydtykkelse kan forprogrammeres med flere anvendelsesformål

Bredt måleområde

Ultralydsmålere fås til måleområder fra 0,2 mm op til 500 mm afhængigt af materialet og typen af ​​transducer. Opløsninger ned til 0,001 mm kan opnås.

Let at bruge

Langt de fleste applikationer, der bruger ultralydtykkelsesmålere, kræver enkle forprogrammerede konfigurationer og kun en lille del af operatørens interaktion.

Umiddelbart svar

Ultralydsmåling udføres normalt på kun et eller to sekunder for hvert målepunkt, og de numeriske resultater vises straks som en digital aflæsning af displayet.

Kompatibel med datalogning og statistiske analyseprogrammer

De fleste moderne bærbare ultralydstykkemålere tilbyder både en lokal datalogger til måledata og alle USB- eller RS232-porte til overførsel af målingerne til en ekstern computer til lagring og yderligere analyse.

Valg af sonde og instrument

For hver ultralydsapplikation er valget af et egnet instrument og en transducer grundlæggende baseret på typen af ​​testmateriale, dets tykkelsesområde og den nøjagtighedsgrad, der kræves af målingen. Det er også nødvendigt at overveje delgeometri, temperatur og andre særlige omstændigheder, der kan påvirke testopsætningen.

Generelt er den bedste sonde til hver type måling den, der formår at sende tilstrækkelig ultralydsenergi ind i materialet i betragtning af, at instrumentet skal have et passende retoko. De faktorer, der påvirker forplantningen af ​​ultralyd er mangfoldige.

Styrken af ​​udgangssignalet

Jo stærkere udgangssignalet er, jo stærkere er ekko, der skal detekteres og behandles. Denne parameter afhænger grundlæggende af størrelsen på komponenten i sonden, der udsender ultralydet, og af transducerens resonansfrekvens.

En stor emissionsoverflade, kombineret med en stor koblingsoverflade med det materiale, der testes, vil sende en større mængde energi ind i materialet end et mindre emissionsområde.

Absorption og spredning

Når en ultralyd passerer gennem et materiale, absorberes en del af den udsendte energi af selve materialet. Hvis prøvematerialet har en granulær struktur, vil ultralydbølgen gennemgå en sprednings- og dæmpningseffekt. Begge fænomener forårsager en reduktion af ultralydsenergi og følgelig instrumentets evne til at opfatte returekkoet. Højfrekvente ultralyd lider mere af spredningseffekter end bølger med lavere frekvens.   

Materialets temperatur

Hastigheden for udbredelse af lyd i et materiale er omvendt proportional med dets temperatur. Når det er nødvendigt at måle prøver med en høj overfladetemperatur, op til maksimalt 350 ° C, skal der benyttes sonder designet specielt til højtemperaturmålinger. Disse særlige prober er bygget ved hjælp af specielle processer og materialer, der giver dem mulighed for at modstå den fysiske belastning ved høje temperaturer uden at blive beskadiget.

Probe / overfladekobling

En anden meget vigtig parameter er koblingen mellem overfladen under test og spidsen af ​​sonden. En god vedhæftning mellem de to overflader sikrer, at instrumentet fungerer bedst og giver en pålidelig og realistisk måling. Af denne grund anbefales det at sikre sig inden hver måling, at overfladen og sonden er fri for støv, rester og snavs.

For at garantere en fremragende kobling og for at eliminere det tynde luftlag mellem sonden og overfladen er det nødvendigt at bruge en koblingsvæske.

Type sonde

Alle transducere, der ofte bruges med ultralydsmåler, indeholder et resonanskeramisk element og adskiller sig i den måde, som denne oversætter kobles til det testede materiale.

Kontakt transducere: Kontakt transducere bruges i direkte kontakt med prøven. En tynd "slidplade" beskytter det aktive element mod skader under normal brug. Kontakttransducermålinger er ofte de mest enkle at foretage og er normalt den første vej til de fleste applikationer til måling af tykkelse eller korrosion.

DELAY LINE transducere: Delay line transducere indeholder en plastcylinder, normalt af epoxy eller kondenseret silica, der bruges som en forsinkelseslinje mellem det aktive element og teststykket. En af hovedårsagerne til deres anvendelse er til målinger af tynde materialer, hvor det er vigtigt at adskille excitationsimpulser fra "bagvæg" -ekko. Desuden kan en forsinkelsesledning bruges som en termisk isolator, der beskytter det varmefølsomme transducerelement mod direkte kontakt med det varme materiale. Endelig kan forsinkelseslinjer formes for at forbedre ultralydskobling i lukkede rum.

Immersion Transducers: Immersion Transducers bruger en søjle eller et vandbad til at parre sig til materialet. De kan bruges til online målinger direkte på produktionslinjen eller til at måle bevægelige produkter

Transducere med dobbelt element: Transducere med dobbelt element eller simpelthen "dobbelt" bruges hovedsageligt til målinger foretaget på ru eller korroderede overflader. De har separat transmission og modtagelse, med to elementer monteret på en forsinkelseslinje med en lille vinkel for at koncentrere lydenergien en nøjagtig afstand under overfladen af ​​et prøveemne. Selvom målinger med dobbelttransducere undertiden er mindre nøjagtige end dem, der er foretaget med andre typer transducere, giver de normalt væsentligt bedre ydeevne i applikationer til korrosionsstyring, og hvor der er mange uregelmæssigheder i materialets overflader.

Grænser for ultralydtykkelsesmålere

En af hovedbegrænsningerne for målere med ultralydtykkelse ligger i manglende evne til at måle materialer, der ikke er kompakte eller ikke er homogene.

Tilstedeværelsen af ​​mikrobobler (som f.eks. I ekspanderede materialer eller i nogle typer støbejernsstøbegods) eller mikrodiskontinuiteter kan føre til en signifikant dæmpning af returekkoet og derfor umuligheden af ​​nøjagtigt at bestemme målingen tyk. I nogle tilfælde er returekko ikke engang til stede, fordi det er fuldstændigt spredt i materialets "mikrohulrum".

Derudover tillader målingen i ikke-homogene materialer (multiple laminater, bituminøse agglomerater, harpikser fyldt med glasfibre, beton, træ, granit), mens den præsenterer muligheden for at bestemme transittiden for ultralydsekko, ikke at bestemme tykkelsen af materialet på en unik måde på grund af tilstedeværelsen af ​​flere materialer, der på forskellige måder bidrager til udbredelsen af ​​ekkoet.

Avanceret anvendelse af ultralydsmåling og analyseteknologier

Nogle typer ultralydsmåleinstrumenter, især dem, der er udstyret med et grafisk display, er i stand til at udføre detaljeret analyse af den modtagne ultralyds bølgeform og muliggør derfor større kontrol med de parametre, der er involveret i tykkelsesmåling med ultralyd (forstærkning , gevinst, tærskel).

Her er detaljerne om nogle grafiske og numeriske repræsentationer af de data, der er opnået af et instrument med avancerede analyseegenskaber for den modtagne ultralyd.

A-SCAN - RF-tilstand

RF-tilstand viser bølgeformen på lignende måde som et oscilloskop. Viser både positive og negative toppe. Den valgte top (både positiv og negativ) til målingen vises i den øverste del af displayet. Dette er den foretrukne tilstand til præcis måling af tynde genstande ved hjælp af en blyanttransducer. Det er vigtigt at bemærke, at målingen skal være inden for det synlige display for at kunne se bølgeformen. Selv hvis bølgeformen er ude af det synlige display, kan der stadig foretages en måling og ses i digital tilstand. Hvis bølgen er ude af displayet, kan du manuelt ændre området ved at justere forsinkelses- og breddeværdierne eller bruge funktionen Auto Find, der findes i UTIL-menuen.

Følgende er en liste over de funktioner, der er synlige på displayet: 

A) Læseindikatorens stabilitet : angiver stabiliteten af ​​returekkoet på en skala fra 1 til 6 - linjen vist på billedet ovenfor viser repeterbarhedssignalet. Hvis instrumentet viser en aflæsning fra hukommelsen, erstattes indikatoren for gentagelighed med teksten MEM

B) Batteriniveauindikator : symbolet med fuldfarvet batteri betyder, at batteriet er fuldt opladet. Bemærk: på billedet over batteriet er 50%

C) Tykkelse aflæsning : digital tykkelse aflæsning (i tommer eller millimeter)

D) Detektionsindikator : den lodrette stiplede linje viser detekteringspunktet for nul krydsning på den bølgeform, hvor målingen blev opnået. Bemærk, at den digitale tykkelsesaflæsning er den samme som placeringen af ​​lejeindikatoren i henhold til F-værdierne vist på billedet

E) Ekkosignal : Grafisk gengivelse af ekkobølgeformen tegnet på Y-aksen med henvisning til amplituden og på X-aksen med henvisning til tiden.

F) Måleetiketter : Målemærkaterne beregnes på grundlag af forsinkelsessættet (venstre side af skærmen) og baseret på breddesparameterindstillingen (breddeværdi for hvert referencemærke)

G) Måleenhed : Viser den aktuelle måleenhed.

H) Hot Menu: Hver placering, der vises under bølgeformen, kaldes en "hot menu". Disse placeringer giver et hurtigt overblik over alle de betydelige parametre for instrumentet.

---

A-SCAN - Rektificeret tilstand

Justeret A-Scan-tilstand viser halv bølgeform. Både positive og negative toppe vises baseret på den valgte polaritet. Dette er den bedste visningsvisning til applikationer til fejldetektering. Det er vigtigt at bemærke, at målingen skal være inden for det synlige display for at kunne se bølgeformen. Selv hvis bølgeformen er ude af det synlige display, kan der stadig foretages en måling og ses i digital tilstand. Hvis bølgen er ude af displayet, kan du manuelt ændre området ved at justere forsinkelses- og breddeværdierne eller bruge funktionen Auto Find, der findes i UTIL-menuen.

Følgende er en liste over de funktioner, der er synlige på displayet: 

A) Aflæsningsindikatorens stabilitet: angiver stabiliteten af ​​returekko på en skala fra 1 til 6 - bjælken, der vises på billedet ovenfor, indikerer signalet for repeterbarhed. Hvis PVX viser en læsning fra hukommelsen, erstattes indikatoren for repeterbarhed med teksten MEM

B) Batteriniveauindikator: det fuldt farvede batterisymbol betyder, at batteriet er fuldt opladet. Bemærk: i billedet ovenfor er batteriet 50%

C) Tykkelsesaflæsning: digital aflæsning af tykkelsen (i inches eller millimeter)

D) Registreringsindikator: den lodrette stiplede linje viser detekteringspunktet for nul krydsning på den bølgeform, hvor målingen blev opnået. Bemærk, at den digitale tykkelsesaflæsning er den samme som placeringen af ​​lejeindikatoren i henhold til F-værdierne vist på billedet

E) Ekkosignal: Grafisk gengivelse af bølgeformen for ekkoet tegnet på Y-aksen med reference til amplituden og på X-aksen med reference til tiden.

F) Måleetiketter : Målemærkaterne beregnes på grundlag af forsinkelsessættet (venstre side af skærmen) og baseret på breddesparameterindstillingen (breddeværdi for hvert referencemærke)

G) Måleenhed : Viser den aktuelle måleenhed.

H) Hot Menu: Hver placering, der vises under bølgeformen, kaldes en "hot menu". Disse placeringer giver et hurtigt overblik over alle de betydelige parametre for instrumentet.

---

B-SCAN

B-Scan-tilstand viser et tværsnit af det afsnit af det materiale, der skal måles. Denne opfattelse bruges ofte til at visualisere den nederste eller blinde kontur af materialets overflade. Det ligner meget fiskesøgeren. Hvis der findes en defekt under en scanning, tegner B-Scan defekten på skærmen. Rektanglet (E) repræsenterer tværsnittet af materialet. Du vil bemærke, at materialets samlede tykkelse vil være henholdsvis 500 "og displayområdet fra henholdsvis 0.00" til 1.00 ". Billederne vises med en hastighed på 15 sekunder pr. Skærm fra højre til venstre - Bemærk også, at tykkelsen ved punkt J pludselig er faldet.

Det er vigtigt at indstille måleområdet på displayet, så materialets maksimale tykkelse kan ses. 

Følgende er en liste over de funktioner, der er synlige på displayet: 

A) Læseindikatorens stabilitet : angiver stabiliteten af ​​returekko på en skala fra 1 til 6 - bjælken, der vises på billedet ovenfor, indikerer signalet for repeterbarhed. Hvis PVX viser en læsning fra hukommelsen, erstattes indikatoren for repeterbarhed med teksten MEM

B) Batteriniveauindikator : symbolet med fuldfarvet batteri betyder, at batteriet er fuldt opladet. Bemærk: på billedet over batteriet er 50%

C) Tykkelse aflæsning : digital tykkelse aflæsning (i tommer eller millimeter)

D) B-SCAN visningsområde: Dette er det område, hvor B-scanningsscanningen vises

E) B-scan diagram : Visningsområde for B-scanning-graf B-scanningsscanningen vises fra højre til venstre med en hastighed på 15 sekunder pr. Scanning.

F) Måleetiketter : Målemærkaterne beregnes på grundlag af forsinkelsessættet (venstre side af skærmen) og baseret på breddesparameterindstillingen (breddeværdi for hvert referencemærke)

G) Måleenhed : Viser den aktuelle måleenhed.

H) Hot Menu: Hver placering, der vises under bølgeformen, kaldes en "hot menu". Disse placeringer giver et hurtigt overblik over alle de betydelige parametre for instrumentet.

 I) Scan Bar: Scanningslinjen repræsenterer grafisk tykkelsesværdien målt og repræsenteret i B-scanningsgrafen.Det er meget nyttigt til at finde defekter med direkte scanninger på materialet.

J) Side fad: B-scan-visningen giver dig mulighed for at se profilen på materialet fra den modsatte side til målesiden.

---

TAL

DIGIT-displayet giver dig mulighed for at se den aktuelle tykkelsesværdi ved hjælp af store og let synlige tegn. Scanningslinjen er tilføjet for at give operatøren mulighed for at opdage defekter og uregelmæssigheder under scanningen.

Dette er listen over funktioner i displayets funktion med cifre.

A) Læseindikatorens stabilitet : angiver stabiliteten af ​​returekko på en skala fra 1 til 6 - bjælken, der vises på billedet ovenfor, indikerer signalet for repeterbarhed. Hvis PVX viser en læsning fra hukommelsen, erstattes indikatoren for repeterbarhed med teksten MEM

B) Batteriniveauindikator : symbolet med fuldfarvet batteri betyder, at batteriet er fuldt opladet. Bemærk: på billedet over batteriet er 50%

C) Tykkelse aflæsning : digital tykkelse aflæsning (i tommer eller millimeter)

D) DIGITS visningsområde: Dette er det område, hvor tykkelsen vises

F) Måleetiketter : Målemærkaterne beregnes på grundlag af forsinkelsessættet (venstre side af skærmen) og baseret på breddesparameterindstillingen (breddeværdi for hvert referencemærke)

G) Scan bar : Scanningsbjælken svarer direkte til tykkelsesværdien. Denne skærm bruges i vid udstrækning til scanning af materiale med B-SCAN-funktionen. Det er meget let at observere tilstedeværelsen af ​​defekter ved hjælp af scanningsbjælken.
H) Hot Menu: Hver placering, der vises under bølgeformen, kaldes en "hot menu". Disse placeringer giver et hurtigt overblik over alle de betydelige parametre for instrumentet.